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IP地址

1. 什么是IP地址

IP地址（Internet Protocol Address）是网络中每个设备的唯一标识符，用于在网络中进行通信。它类似于邮政地址，使数据能够在源设备和目标设备之间准确传输。IP地址是基于互联网协议（IP）来分配的，可以唯一识别互联网中的每台计算设备。
  • 用途：用于定位网络设备，实现设备间的数据传输。
  • 表现形式：IP地址通常以点分十进制形式（IPv4）或冒号十六进制形式（IPv6）呈现。

2. IPv4与IPv6的区别

IPv4和IPv6是两种不同版本的互联网协议，主要区别在于地址长度、表现形式和可用性。
  • IPv4（互联网协议版本4）：
      • 地址长度：32位（二进制），通常表示为四个以点分隔的十进制数，如192.168.1.1。地址数量：大约 43亿 个地址（2³²），由于互联网的发展，目前已接近枯竭。格式：点分十进制。特点：简单易用，兼容性好，但地址数量有限。
  • IPv6（互联网协议版本6）：
      • 地址长度：128位（二进制），表示为8组以冒号分隔的十六进制数，如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。地址数量：极其庞大，几乎无穷尽（2¹²⁸），足以满足未来的需求。格式：冒号十六进制。特点：提供更好的路由效率、内建安全性（IPsec），支持自动配置，适合物联网和未来网络应用。

3. IP地址的组成：网络部分与主机部分

IP地址可以划分为网络部分和主机部分，这种划分是通过子网掩码来实现的。
  • 网络部分：
      • 定义网络的范围，用于识别设备所属网络所有相同网络部分的设备位于同一网络内，可直接通信。
  • 主机部分：
      • 标识同一网络内的具体设备。负责设备之间的相互区分。
例如，对于IP地址 192.168.1.10 和子网掩码 255.255.255.0：
  • 网络部分：192.168.1（由掩码前24位确定）
  • 主机部分：10（由掩码后8位确定）

子网掩码

1. 子网掩码的定义与作用

子网掩码（Subnet Mask）是一个32位的数字，用于划分IP地址的网络部分和主机部分。它不是真正的地址，而是一个辅助工具，主要用于区分同一网络内的不同子网以及确定数据包的传输路径。
  • 定义：子网掩码由一串连续的1和0组成，1对应网络部分，0对应主机部分。常见子网掩码格式如 255.255.255.0。
  • 作用：
      • 划分网络和主机：帮助识别IP地址中哪个部分是网络地址，哪个部分是主机地址。子网划分：通过子网掩码可以将一个大网络划分为多个小网络，提高网络管理的灵活性和安全性。

2. 子网掩码与IP地址的关系

子网掩码与IP地址是相辅相成的，子网掩码通过“与”运算（bitwise AND）来区分IP地址的网络部分和主机部分。
  • 网络部分：由子网掩码中的1决定，表示设备所属的网络。
  • 主机部分：由子网掩码中的0决定，表示网络内的具体设备。

3. 通过子网掩码确定网络地址和主机地址

要确定一个IP地址的网络地址和主机地址，可以通过与子网掩码进行按位“与”操作。

IP地址分类

类别
地址范围
默认子网掩码
主要用途
A
1.0.0.0 到 126.0.0.0
255.0.0.0
大型网络，分配给大规模网络
B
128.0.0.0 到 191.255.0.0
255.255.0.0
中型网络，适用于中等规模的网络
C
192.0.0.0 到 223.255.255.0
255.255.255.0
小型网络，适用于小规模的网络
D
224.0.0.0 到 239.255.255.255
-
多播（multicast）地址，网络广播
E
240.0.0.0 到 255.255.255.255
-
保留地址，实验和研究用途

IP私有地址

ip地址使用规则

  • 网络号不能全为0也不能全为1
  • 主机号不能全为0也不能全为1
  • 主机号全为1表示的是广播地址

子网划分

  • 通俗来说子网划分是将一个大的网络划分成多个较小的、互相隔离的子网络。这样做有助于优化网络性能、提高安全性和简化网络管理。
  • 子网划分是通过网络位向主机位借位来实现的。
  • 可划分的子网数：2的N次方-2 N是网络位向主机位借的位数
  • 可容纳的主机数：2的M次放-2 M是所剩的主机位数
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